(57)【要約】【課題】メタマテリアルを利用することにより、極めて大きな記憶容量を備える記憶媒体、及びこれを用いた情報書き込み・読み出し方法を提供する。【解決手段】本発明に係る記憶媒体は、バインダ１２に複数の導電微粒子１１が分散されてなり負の屈折率を有するメタマテリアルにより記憶領域が構成され、外部から照射された光Ｌが前記記憶領域内で焦点Ｆ2を結び、前記焦点Ｆ2部分において誘電分極状態となった複数の前記導電微粒子１１が互いに凝集する。【選択図】図１
2010165438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダに複数の導電微粒子が分散されてなり負の屈折率を有するメタマテリアルにより記憶領域が構成され、
外部から照射された光が前記記憶領域内で焦点を結び、
前記焦点部分において誘電分極状態となった複数の前記導電微粒子が互いに凝集する、
記憶媒体。
【請求項２】
前記導電微粒子は、Ｆe，Ｃｏ，Ｎｉ磁性金属及び貴金属を含む合金であり、混晶又は層状化合物からなる、
請求項１記載の記憶媒体。
【請求項３】
前記バインダは、所定温度を超えた場合に、前記導電微粒子が変位可能となる融解性を備える、
請求項１又は２記載の記憶媒体。
【請求項４】
前記記憶領域内に、アドレス情報を保有する、
請求項１〜３のいずれか１つに記載の記憶媒体。
【請求項５】
前記アドレス情報は、前記記憶領域における３次元方向の位置を特定する、
請求項４記載の記憶媒体。
【請求項６】
バインダに複数の導電微粒子が分散されてなり負の屈折率を有するメタマテリアルにより記憶領域が構成され、前記記憶領域に照射された光が前記記憶領域内で焦点を結ぶことにより、該焦点部分に存在する前記導電微粒子が凝集状態となる記憶媒体への情報書き込み方法であって、
前記記憶領域内の所定の単位記憶領域を特定するステップと、
前記特定された単位記憶領域に前記焦点が結ばれるように、前記記憶領域に前記光を照射するステップと、
を備える情報書き込み方法。
【請求項７】
バインダに複数の導電微粒子が分散されてなり負の屈折率を有するメタマテリアルにより記憶領域が構成され、前記記憶領域に照射された光が前記記憶領域内で焦点を結ぶことにより、該焦点部分に存在する前記導電微粒子が凝集状態となる記憶媒体からの情報読み出し方法であって、
前記記憶領域に参照光を照射するステップと、
前記参照光の反射光又は透過光の少なくとも一方を検出するステップと、
前記検出結果に基づいて、前記参照光が照射された部分に前記凝集状態となった前記導電微粒子が存在するか否かを判定するステップと、
を備える情報読み出し方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的手法により情報の書き込み及び読み出しが可能な記憶媒体、情報書き込み方法、及び情報読み出し方法に関し、特に負の屈折率を有するメタマテリアルを利用するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ等の電子機器に使用される記憶装置には、その記憶容量の増大化が求められる。記憶容量の増大化を達成するためには、１ビット当たりの記憶領域の微小化、即ち単位記憶領域の高密度化が必要である。
【０００３】
例えば、従来のＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disc Read Only Memory)、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、ＭＯ(Magneto Optical)ディスク等の記憶媒体に比べ、記憶容量が飛躍的に増大化されたブルーレイディスクがある。ブルーレイディスクにおける１ビット当たりの単位記憶領域は、およそ３２０ｎｍ×１０ｎｍであり、通常のＣＤサイズ（１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×１．２ｍｍ）の媒体の片面の記憶容量はおよそ５０ＧＢである。ブルーレイディスクの記憶領域を更に高密度化させるためには、レーザ波長の短波長化、対物レンズの高ＮＡ(Numerical Aperture)化等が必要であるが、光の干渉作用による回折限界により、これらは既に限界に達している。
【０００４】
また、ブルーレイよりも更に１桁程度の高密度化を達成できる可能性を有する技術として、ホログラムメモリが提案されている。ホログラムメモリは、参照光の波長や入射角度を変えることで、データを３次元的に記録するものであり、使用できる記憶領域の厚みを増加させることができる。このようなホログラムメモリについては、例えば特許文献１に開示されている。
【０００５】
また、近年特異な光学的特徴を有する物質として、メタマテリアルが注目され、その研究開発が進められている。このメタマテリアルは、負の屈折率を有する物質であり、様々な分野への応用が期待されている。このようなメタマテリアルは、対象とする電磁波（光波）の波長より小さい大きさの導電微粒子による繰り返し構造を有する（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２１７９９０号公報
【特許文献２】特開２００７−８８６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、ブルーレイディスクにおける記憶容量の増大化は、既に限界に達している。また、ホログラムメモリによっても、ブルーレイディスクからの飛躍的な容量増大化は望めない。
【０００８】
そこで、本発明は、メタマテリアルを利用することにより、極めて大きな記憶容量を備える記憶媒体、及びこれを用いた情報書き込み・読み出し方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的の達成を図る本発明は、バインダに複数の導電微粒子が分散されてなり負の屈折率を有するメタマテリアルにより記憶領域が構成され、外部から照射された光が前記記憶領域内で焦点を結び、前記焦点部分において誘電分極状態となった複数の前記導電微粒子が互いに凝集する記憶媒体である。
【００１０】
このように、負の屈折率を有するメタマテリアルにより記憶領域を構成することにより、記憶領域に照射された光の焦点を、この記憶領域内で結ぶことができる。この時、いわゆる回折限界を超え、光の波長以下の極めて小さい領域に焦点を当てることができる。そして、この領域における電界強度は非常に強くなり、ここに存在する導電微粒子は誘電分極したように振る舞う。バインダの誘電率が導電微粒子よりも大きければ、隣接する導電微粒子の対面部分には互いに異なる電荷が生じ、引力が発生する。これにより、局所的に導電微粒子を凝集させることができる。
【００１１】
そして、この導電微粒子の凝集部分を、書き込み対象となる情報に対応させて形成しバインダ中に定着させることにより、この情報を格納することができる。例えば、全記憶領域をある大きさの単位記憶領域に分割してアドレスを割り当て、各単位記憶領域内における前記凝集部分の有無を「１」「０」いずれかで表される１ビットのデジタル情報に対応させることができる。この単位記憶領域の大きさは、上記したように光の波長より小さくすることが可能であり、又前記導電微粒子の大きさも２ｎｍ程度と極めて微小であるため、本発明に係る記憶媒体の記憶容量は、極めて大きいものとなる。
【００１２】
また、前記導電微粒子としては、Ｆe，Ｃｏ，Ｎｉ磁性金属及び貴金属を含む合金であり、混晶又は層状化合物からなるものが好適である。
【００１３】
また、前記バインダは、所定温度を超えた場合に、前記導電微粒子が変位可能となる融解性を備えることが好ましい。
【００１４】
これにより、前記焦点部分における温度上昇に応じてバインダが局所的に軟化し、前記導電微粒子の変位をスムーズにすることができる。そして、光の照射が停止され、前記焦点部分の温度が下がると、再びバインダが硬化し、導電微粒子を凝集化した状態で保持することができる。
【００１５】
また、前記記憶領域には、アドレス情報が保持されていることが好ましく、このアドレス情報は、前記記憶領域における３次元方向の位置を特定するものであることがより好ましい。
【００１６】
本発明においては、上述したように、単位記憶領域を極めて小さくすることができるので、例えば記憶領域の厚さが、従来のＣＤサイズの媒体のように、１ｍｍ程度のものであっても、非常に多くの前記単位記憶領域からなる層を形成することができる。従って、３次元方向のアドレスを特定可能にすることにより、極めて大きな記憶容量を得ることができる。
【００１７】
また、本発明は、バインダに複数の導電微粒子が分散されてなり負の屈折率を有するメタマテリアルにより記憶領域が構成され、前記記憶領域に照射された光が前記記憶領域内で焦点を結ぶことにより、該焦点部分に存在する前記導電微粒子が凝集状態となる記憶媒体への情報書き込み方法であって、前記記憶領域内の所定の単位記憶領域を特定するステップと、前記特定された単位記憶領域に前記焦点が結ばれるように、前記記憶領域に前記光を照射するステップとを備える情報書き込み方法である。
【００１８】
前記単位記憶領域の特定と、前記光の照射の実行・非実行の決定とを、書き込み対象となる情報に対応して行うことにより、この情報に対応するデジタルデータとして、特定のアドレスを割り当てられた単位記憶領域（従来のメモリセルに相当するもの）に、前記凝集部分の存否により示される「１」「０」何れかの値を格納することが可能となる。
【００１９】
また、本発明は、バインダに複数の導電微粒子が分散されてなり負の屈折率を有するメタマテリアルにより記憶領域が構成され、前記記憶領域に照射された光が前記記憶領域内で焦点を結ぶことにより、該焦点部分に存在する前記導電微粒子が凝集状態となる記憶媒体からの情報読み出し方法であって、前記記憶領域に参照光を照射するステップと、前記参照光の反射光又は透過光の少なくとも一方を検出するステップと、前記検出結果に基づいて、前記参照光が照射された部分に前記凝集状態となった前記導電微粒子が存在するか否かを判定するステップとを備える情報読み出し方法である。
【００２０】
前記反射光又は透過光は、前記凝集状態となった前記導電微粒子の存否に対応して、その光学的特徴が変化する。例えば、この凝集部分を透過した光は、非凝集部分を透過した光よりも、その光量が少なくなる。このような凝集部分の存在・非存在を「１」「０」の値に変換することにより、情報の読み出しが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、極めて大きな記憶容量を備える記憶媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る記憶装置の構成を示す図である。
【図２】記憶領域内の焦点部分における導電微粒子の状態を示す図である。
【図３】単位記憶領域に導電微粒子が凝集状態又は単独状態で保持されている状態を示す図である。
【図４】記憶領域の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る記憶装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施の形態を、添付した図面を参照して説明する。尚、異なる実施の形態において、同一又は同様の作用効果を奏する箇所については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２４】
実施の形態１
図１は、本実施の形態に係る記憶装置１の構成を示している。この記憶装置１は、記憶媒体２、ＸＹステージ３、レーザ光照射装置４、対物レンズ５、平行制御用光検出器６、反射光検出器７、ハーフミラー８を備えている。
【００２５】
前記記憶媒体２は、導電微粒子１１、バインダ１２を含んでいる。前記導電微粒子１１は、粒径２ｎｍ程度の導電粒子であり、Ｆe，Ｃｏ，Ｎｉ磁性金属及び貴金属を含み、混晶又は層状化合物からなる合金であり、例えばＰｔＣｏ粒子が好適なものである。前記バインダ１２は、アモルファスポレオレフィン等の樹脂系材料からなり、前記導電微粒子１１よりも大きい誘電率を有する。前記導電微粒子１１は、前記バインダ１２中に粒間距離が２ｎｍ程度となるように均一に分散されている。例えば、アモルファスポレオレフィンに約２ｎｍ経のＰｔＣｏ粒子を均一に溶融撹拌した溶液を熱プレス機で平板状に加工する。このように構成された前記記憶媒体２は、負の屈折率を有する物質となる。
【００２６】
前記ＸＹステージ３は、前記記憶媒体２が載置され、所定のアクチュエータ及び制御手段により、この記憶媒体２を平面方向に任意に変位させるものである。
【００２７】
レーザ光照射装置４は、前記記憶媒体２に向けてレーザ光Ｌを照射する装置である。
【００２８】
前記対物レンズ５は、前記レーザ照射装置４と前記記憶媒体２との間に配置される。前記レーザ照射装置４から発せられたレーザ光Ｌは、前記対物レンズ５と前記記憶媒体２との間で第１の焦点Ｆ1を結んだ後、前記記憶媒体２表面に達する。
【００２９】
前記平行制御用光検出器６は、前記記憶媒体２が平行位置を保っているかを監視する装置であり、周知の赤外線距離センサ等により構成することができる。
【００３０】
前記反射光検出器７は、前記レーザ光Ｌの照射により生ずる反射光Ｌrを、ハーフミラー８を介して受光する装置である。
【００３１】
上記構成の記憶装置１においては、前記レーザ光照射装置４により照射され前記対物レンズ５により絞られたレーザ光Ｌは、前記記憶媒体２表面で屈折し、この記憶媒体２内部、即ち記憶領域において第２の焦点Ｆ2を結ぶ。
【００３２】
前記第２の焦点Ｆ2は、回折限界を超え、レーザ光Ｌの波長より小さい領域に集光されたものとなる。そのため、前記第２の焦点Ｆ2における電界強度は非常に強くなり、この部分に存在する前記導電微粒子１１は、あたかも誘電分極したように振る舞う。即ち、図２に示すように、前記バインダ１２の誘電率が前記導電微粒子１１よりも大きいため、隣接する粒子Ａ，Ｂにおいて、粒子Ａの粒子Ｂに対面する部分が＋に耐電する時、粒子Ｂの粒子Ａに対面する部分が−に耐電する。これにより、両粒子Ａ，Ｂ間には引力が発生する。またこの時、この焦点部分の温度が上昇し、前記バインダ１２が軟化する。これにより、両粒子Ａ，Ｂは前記引力により変位し、凝集する。そして、前記レーザ光Ｌの照射を停止することにより、この焦点部分の温度は低下し、前記バインダ１２は再び硬化する。これにより、前記両粒子Ａ，Ｂは凝集した状態でバインダ１２により保持される。尚、図２においては、２つの粒子Ａ，Ｂにより説明したが、実際にはより多くの粒子が凝集することとなる。
【００３３】
図３は、上記のようにして凝集された、又は凝集されていない導電微粒子１１が前記記憶領域内で保持された状態を示している。同図中Ｃは、単位記憶領域を示し、Ｘは、前記導電微粒子１１が凝集した状態（凝集状態）を示し、Ｙは、前記導電微粒１１が凝集してない状態（単独状態）を示している。このように、１ビットの情報を保持する単位記憶領域Ｃ毎に、前記導電微粒子１１が前記凝集状態Ｘ又は前記単独状態Ｙのいずれかの状態で保持される。
【００３４】
図４は、前記記憶領域３０の構成を示している。前記記憶領域３０は、複数の前記単位記憶領域Ｃに分割されている。この単位記憶領域Ｃは、物理的に区切られたものではなく、前記導電微粒子１１の大きさ・電磁的特性、前記バインダ１２の物性、前記レーザ光Ｌの波長・強度、前記対物レンズ５の分解能等によって決定するものである。理想的には、前記単位記憶領域Ｃが前記導電微粒子１１の粒径（２ｎｍ）と同等であることが好ましい。また、前記記憶領域３０には、前記各単位記憶領域Ｃの位置を特定するためのアドレス情報Ａx，Ａy，Ａzが保持されている。このアドレス情報Ａx，Ａy，Ａzは、３次元方向の位置を特定できるようになされている。
【００３５】
そして、情報の読み出し時には、前記単位記憶領域Ｃに光（参照光）を照射し、この時の反射光Ｌrを前記反射光検出器７により検出する。前記単位記憶領域Ｃに保持されている前記導電微粒子１１が、前記凝集状態Ｘであるか前記単独状態Ｙであるかによって、前記反射光Ｌrの光強度が異なる。従って、この反射光Ｌrの差異を検出することにより、デジタル２値「１」「０」を識別することができる。
【００３６】
実施の形態２
図５は、本実施の形態に係る記憶装置５１の構成を示している。この記憶装置５１に係る記憶媒体５２は、円盤形状のものであり、その中央部にスピンドル５３が形成されている。また、この記憶装置５１は、透過光検出器５５を備えている。
【００３７】
前記透過光検出器５５は、前記記憶媒体５２を挟んで前記対物レンズ５（前記レーザ光Ｌの照射側）の反対側に配置され、前記記憶媒体５２を透過した透過光Ｌpの光強度を検出する。
【００３８】
このような構成によっても、上記実施の形態１と同様に、前記各単位記憶領域Ｃ内に保持される前記導電微粒子１１が前記凝集状態Ｘ又は前記単独状態Ｙのいずれであるかを特定することができ、これをデジタル２値に変換することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、大容量記憶媒体の製造及びその利用に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１，５１  記憶装置
２，５２  記憶媒体
３  ＸＹステージ
４  レーザ光照射装置
５  対物レンズ
６  平行制御用光検出器
７  反射光検出器
８  ハーフミラー
１１  導電微粒子
１２  バインダ
３０  記憶領域
【図１】
2010165438.tif 000003
【図２】
2010165438.tif 000004
【図３】
2010165438.tif 000005
【図４】
2010165438.tif 000006
【図５】
2010165438.tif 000007